TE033 CENTRAIS ELÉTRICAS Capitulo III: Estudo Hidrenergético Parte 3. Dr. Eng. Clodomiro Unsihuay Vila

(1)

TE033 CENTRAIS ELÉTRICAS

Capitulo III: Estudo Hidrenergético

Parte 3

(2)

Exemplo

• Usando as serie histórica das vazões médias mensais de

1931-2013 de Belo Monte, encontre:

• A) O Fluviograma

• B) Cura de Duração, em seguida determine as respectivas

vazões médias de longo prazo, e as vazões com tempo de

duração 25, 50, 75, e 95%

• C) Diagrama de Rippl dimensional

• D) Diagrama de Rippl diferencial adimensional

• E) Volume Útil, Vazão crítica, Tempo Critico,

• F) Diagrama adimensional de Conti-Varlet

(3)

A) O Fluviograma

0 5000 10000 15000 20000 25000 1 5 9 ₁₃ ₁₇ ₂₁ ₂₅ ₂₉ ₃₃ ₃₇ ₄₁ ₄₅ ₄₉ ₅₃ ₅₇ ₆₁ ₆₅ ₆₉ ₇₃ ₇₇ ₈₁ ₈₅ ₈₉ ₉₃ ₉₇ 10 1 10 5 10 9 11 3 11 7 Vazoe s m ^3/s

Fluviograma de vazoes médias mensais:

Belo Monte 1990-1999

Série1

(4)

B) Curva de duração de vazões, ou permeância ou frequência acumulada de vazões

0 5000 10000 15000 20000 25000 0,00 8 333 333 0,03 3333 333 0,05 8 333 333 0,08 3 333 333 0,10 8333 333 0,13 3333 333 0,15 8333 333 0,18 3333 333 0,20 8333 333 0,23 3333 333 0,25 8333 333 0,28 3333 333 0,30 8333 333 0,33 3333 333 0,35 8333 333 0,38 3333 333 0,40 8333 333 0,43 3333 333 0,45 8333 333 0,48 3333 333 0,50 8333 333 0,53 3333 333 0,55 8333 333 0,58 3333 333 0,60 8333 333 0,63 3333 333 0,65 8333 333 0,68 3333 333 0,70 8333 333 0,73 3333 333 0,75 8333 333 0,78 3333 333 0,80 8333 333 0,83 3333 333 0,85 8333 333 0,88 3333 333 0,90 8333 333 0,93 3333 333 0,95 8333 333 0,98 3333 333 Vazõe s m ^3/s Tempo em PU

Curva de duração de vazões médias mensais:

Belo monte 1900-1999

(5)

C) Diagrama de Rippl dimensional

• Passo 1: Calcule a vazão média Q:

–

Vazõ Média = 7805,242 m

3 _/s

• Passo 2: Calcular

–

Volumes acumulados dimensional:

s

2.592.000 :

mês

num

segundos

de

úmero

a

:

]

[

1 3 1

n

Onde

m

Q

a

V

n i i n i i





 

(6)

500.000.000.000 1.000.000.000.000 1.500.000.000.000 2.000.000.000.000 2.500.000.000.000 3.000.000.000.000

V

olu

me

s

acu

m

ul

ado

s

m

3

Diagrama de Rippl ou de Volumes Acumulados

(7)

D) Volume acumulados diferencial adimensional

- Volumes Acumulados adimensionais:

- Volumes Acumulados diferenciais:

-

Volumes Acumulados diferenciais adimensionais

]

[

1 1

pu

Q

V

n i i n i i



 



]

[

3 1 1

m

a

i

Q

V

n i i n i i

























 

- Volumes Acumulados diferenciais

]

[

1 1 *

pu

i

Q

V

n i i n i i









 

(8)

2 4 6 8 10 12 VADA

Volume acumulado diferencial adimencional

(9)

E) Volume Útil, Vazão crítica, Tempo Critico

• Volume útil

• Tempo critico e Vazão critica





(vazio)

mínimo

VADA

:

(cheio)

máximo

VADA

:

* v c v c u

V

Onde

a

Q

V













)

/

(

)

(

)

(

3 *

*

s

m

v

c

Q

v

c

V

Q

meses

c

v

T

v

c

cr





















(10)

0 2 4 6 8 10 12 0 20 40 60 80 100 120 140 VADA

Volume acumulado diferencial adimencional

Série1 c=101 VADAc=10,85

v’=120

VADAv’=0

V=110

VADAv=5,13

Tcr=120-112=8 meses

Vu*=(10,85-5,13)* 7805,242*2.592.000= 1,15722E+11 m3

Tcr=48-41=7 meses

(11)

F) Diagrama adimensional de Conti-Varlet

• Passo 1) Calcular a Vazão média e Volume Útil

• Passo 2)Calcule Volume VADA deslocado

(VADAD):

a

Q

V

VUDA

a

Q

V

VADA

VADAD

u u i i











(12)

2 4 6 8 10 12 14 16 18 VADA e VADAD

Volume acumulado diferencial adimencional e Deslocada

VADA VADAD

(13)

F) Vazões regularizadas em cada instante

• Passo 1) Traze o retas segmentadas de mínimo

caminho.

• Passo 2) Calcule as vazões regularizadas

adimensionais:



 



pu

i

VADAD

VADA

VADAD

VADA

Q

i f i f i f fi









ou

*

(14)

2 4 6 8 10 12 14 16 18 VADA e VADAD

Volume acumulado diferencial adimencional e Deslocada

VADA VADAD

(15)

Ponto f (mês) 5 18 29 48 53 60 66 85 101 120 Ponto i (mês) 0 5 18 29 48 53 60 66 85 101 VADA ou VADAD f 5,59 6,45 6,034 5,82 6,71 8,2 9,9 11,44 10,81 5,72 VADA ou VADAD i 5,2 5,59 6,45 6,034 5,82 6,71 8,2 9,9 11,44 10,81 Duração Mês 5 13 11 19 5 7 6 19 16 19 Duração PU 0,042 0,108 0,092 0,158 0,042 0,058 0,050 0,158 0,133 0,158 Vazao Reagularizada PU 1,078 1,066 0,962 0,989 1,178 1,213 1,283 1,081 0,961 0,732 Vazão Regularizada m3/s 8414,051 8321,588 7510,062 7717,330 9194,575 9466,643 10016,727 8437,877 7497,910 5714,259 Vazão m3/s (ordenada ) 10016,727 9466,643 9194,575 8437,877 8414,051 8321,588 7717,330 7510,062 7497,910 5714,259 Duração PU 0,050 0,058 0,042 0,158 0,042 0,108 0,158 0,092 0,133 0,158 Duração Acumulada PU 0,050 0,108 0,150 0,308 0,350 0,458 0,617 0,708 0,842 1,000

(16)

0,000 2000,000 4000,000 6000,000 8000,000 10000,000 12000,000 0,050 0,108 0,150 0,308 0,350 0,458 0,617 0,708 0,842 1,000

Curva de Duração de Vazoes Regularizadas

Mês PU Vazão m^3/s

(17)

Vazão Máxima m3_/s

(Mês)

23.477

SEM ARMAZENAMENTO OU SEM REGULARIZAÇÂO:

A possível usina (# Turbinas, GG, etc) em questão deveria estar dimensionada preparada para operar com este valor de vazão. Muito alto!

Vazão Mínima m3_/s

(Mês)

710 SEM ARMAZENAMENTO OU SEM REGULARIZAÇÂO:

A possível usina (Turbinas, GG, etc) em questão deveria estar dimensionada preparada para operar com este valor de vazão. Muito pequeno! . Comportamento

muito nervoso!! Vazão Média m3_/s

7.805 Vazão afluente média de longo prazo que chega à possível usina Volume útil m3 _1,15722E

+11

Caso a usina for construído, esta teria uma capacidade de armazenar a agua afluente de modo que desta mesma usina poderia ser retirada, durante todo o período à vazão média. Período Critico

(Mês)

7 Período desde o instante em que o possível reservatório está em seu nível máximo ate o instante em que o mesmo alcança seu nível mínimo, sem que neste período, tais níveis

sejam alcançados Vazão Critica m3_/s

(Mês)

2.082,55 Vazão média para o período critico. QCR>Q(95%), pois aqui está se considerando armazenamento.

Vazão regularizada Máxima m3_{/s (Mês)}

10.000 COM ARMAZENAMENTO TEM SE VAZOES MAIS CONSTANTES QUE VARIA 10000-5714, ISSO FAZ QUE SE GERE MAIS ENERGIA DE FORMA MAIS

CONSTANTE COMPARADO À UMA USINA SEM ARMAZENAMENTO Vazão regularizada

Mínima m3_{/s (Mês)}

5.714 Corresponde aproximadamente 7 vezes mais que a vazão mínima.

Finalmente a infraestrutura da usina deve ser dimensionado para operar com vazões 10000-5714, para este exemplo.